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Le transformateur de sous-station, un élément clé du réseau de distribution électrique

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Transformateur de sous-station

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Un transformateur de distribution de sous-station est un transformateur installé dans une sous-station de distribution afin d'abaisser la tension électrique moyenne ou haute vers des tensions de distribution plus basses, en vue de l'alimentation des consommateurs résidentiels, commerciaux et industriels. Il sert d'interface entre le réseau de transport ou de sous-transport et le réseau de distribution local.

Caractéristiques techniques types
·Tension primaire : 33 kV, 66 kV, 110 kV ou 132 kV
·Tension secondaire : 11 kV, 6,6 kV, 3,3 kV ou 400/230 V
·Tension maximale du réseau : jusqu’à 145 kV (selon la conception)
·Puissance nominale : 5 à 100 MVA
·Fréquence : 50 Hz ou 60 Hz
·Nombre de phases : triphasé
·Mode de refroidissement : ONAN, ONAF
·Isolation : huile minérale ou fluide à base d’ester naturel/synthétique
·Changeur de prises : changeur de prises hors circuit ou changeur de prises en charge (OLTC)
·Groupe vectoriel : Dyn11, YNd11, YNyn0+d11, ou selon spécifications

Rapports de tension courants
Les configurations typiques des transformateurs de distribution en sous-station comprennent :
·132/33 kV
·110/33 kV
·66/11 kV
·33/11 kV
·33/6,6 kV
·11/0,4 kV (400/230 V)

Puissances nominales standard
Les puissances nominales courantes sont les suivantes :
·5 MVA
·10 MVA
·16 MVA
·20 MVA
·25 MVA
·31,5 MVA
·40 MVA
·50 MVA
·63 MVA
·80 MVA
·100 MVA

Composants principaux
·Noyau magnétique feuilleté
·Enroulement haute tension
·Enroulement basse tension
·Réservoir principal
·Huile isolante du transformateur
·Réservoir de conservation
·Radiateurs de refroidissement
·Traversées haute et basse tension
·Commutateur de prises en charge (pour la régulation de tension)
·Relais de Buchholz
·Dispositif de décharge de pression
·Indicateur de niveau d’huile
·Indicateurs de température
·Évent à gel de silice
·Pavillon de raccordement et équipement de surveillance

Applications
·Postes de distribution des réseaux publics
·Réseaux urbains de distribution d’électricité
·Parcs industriels
·Zones commerciales
·Postes de collecte d’énergie renouvelable
·Aéroports, hôpitaux et grandes infrastructures

Méthodes de refroidissement
·ONAN Huile naturelle, air naturel
·ONAF Huile naturelle, air forcé

Les unités de plus grande taille peuvent également utiliser le refroidissement OFAF (huile, air naturel, air forcé) lorsque des charges plus élevées sont requises.

Systèmes de protection
·Protection différentielle (87T)
·Protection contre les défauts à la terre restreints (REF)
·Protection contre les surintensités (50/51)
·Protection contre les défauts à la terre (50N/51N)
·Relais de Buchholz
·Dispositif de décharge de pression
·Protection contre la surchauffe de l’huile et des enroulements
·Parafoudres
·Protection contre la surexcitation (24)

Essais de routine en usine
Les essais types comprennent :
·Mesure de la résistance des enroulements
·Vérification du rapport de transformation et du groupe vectoriel
·Mesure de la résistance d’isolement
·Pertes à vide et courant d’excitation
·Pertes sous charge et tension d’impédance
·Essai de tenue à la tension alternative appliquée
·Essai de tenue aux surtensions induites
·Essai d’impulsion de foudre (le cas échéant)
·Essai de rigidité diélectrique de l’huile
·Essai de fuite
·Essais fonctionnels des accessoires

Fonctions de surveillance
Les transformateurs de distribution des sous-stations modernes peuvent inclure :
·Analyse en ligne des gaz dissous (DGA)
·Surveillance de la température de l’huile en tête et des enroulements
·Capteurs d’humidité dans l’huile
·Surveillance de l’état des traversées
·Surveillance de la charge
·Connectivité SCADA à distance

Normes applicables
·CEI 60076 – Transformateurs de puissance
·Série IEEE C57 – Normes relatives aux transformateurs de puissance
·CEI 60137 – Traversées isolées
·CEI 60296 – Huiles isolantes minérales
·CEI 60599 – Analyse des gaz dissous (DGA)

Avantages
·Rendement élevé, généralement compris entre 99,2 et 99,8 %
·Transformation de tension fiable pour les réseaux de distribution locaux
·Permet la régulation de tension grâce à un commutateur de prise en ligne (OLTC)
·Longue durée de vie de 30 à 50 ans avec un entretien adéquat
·Conçu pour un fonctionnement continu en extérieur
·Compatible avec les systèmes modernes de surveillance et d’automatisation

Un transformateur de distribution de sous-station est un élément clé du réseau de distribution électrique ; il abaisse les tensions des niveaux de transport ou de sous-transport (tels que 132 kV, 66 kV ou 33 kV) aux niveaux de distribution (tels que 11 kV ou 400/230 V). Avec des puissances nominales allant généralement de 5 MVA à 100 MVA, ces transformateurs garantissent une distribution fiable et efficace de l’électricité vers les lignes de distribution en aval et les utilisateurs finaux.